DE1295536B

DE1295536B - Process for the preparation of a surfactant

Info

Publication number: DE1295536B
Application number: DEU12266A
Authority: DE
Inventors: Steinle Jun Edmund Charles; Myerly Richard Crebs; Rector James Moore; Zika Harry Theodore
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-01-27
Filing date: 1965-12-11
Publication date: 1969-05-22
Also published as: GB1089068A; US3393219A; BE675560A; NL6600939A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver- Bringt man also das aus der ersten Verfahrensstufe erfahren zur Herstellung eines oberflächenaktiven Mit- haltene Äthoxylierungsprodukt bei einer Temperatur tels aus einem Alkanol, und sie betrifft insbesondere oberhalb des Wolkigkeitspunktes dieses Produktes, ein Verfahren zur Herstellung oberflächenaktiver jedoch unterhalb des Siedepunktes von Wasser mit Mittel, bei dem ein Alkohol mit Äthylenoxyd zu einem 5 Wasser in Berührung, so kann man das Polyglykol Monoalkyläther eines Polyoxyäthylenglykols umge- leicht von dem Monoalkyläther des Äthylenglykols setzt wird, worauf dieses Zwischenprodukt in ein an- extrahieren, ohne daß wesentliche Mengen des Monoionisches oder nichtionisches oberflächenaktives Mittel äthers verlorengehen. The present invention relates to a transfer that is learned from the first process stage for the production of a surface-active co-holding ethoxylation product at one temperature from an alkanol, and it particularly concerns above the cloudiness point of this product, a process for the preparation of surface active but below the boiling point of water with A means in which an alcohol comes into contact with ethylene oxide to form water, one can use polyglycol Monoalkyl ether of a polyoxyethylene glycol is the reverse of the monoalkyl ether of ethylene glycol is set, whereupon this intermediate product is partially extracted without losing substantial amounts of the monoionic or nonionic surfactant ether.

umgewandelt wird. Die Anwendung eines wäßrigen Extraktionsver-is converted. The use of an aqueous extraction

Die Herstellung von Polyglykoläthern aus Aiko- ίο fahrens zur Bestimmung des Polyglykolgehaltes nichtholen, wobei die Oxyalkylierung in zwei Stufen durch- ionischer oberflächenaktiver Mittel wurde von J. D. geführt wird, ist bereits aus den deutschen Auslege- M a 1 k e m u s et al in »Journal American Oil Schriften 1 210 779,1113 279,1135 122 und 1126 140 Chemists Society«, 34, S. 342 bis 344 (1957), und von sowie den USA. - Patentschriften 2 870 220 und M. E. G i η η et al in »Analytial Chemistry«, 33, 2174 461 bekannt. 15 S. 143 bis 145 (1961), beschrieben. Wird diese Extrak-Do not get the production of polyglycol ethers from Aiko- ίο fahrens to determine the polyglycol content, where the oxyalkylation in two stages by ionic surfactants was described by J. D. is already out of the German interpretation M a 1 k e m u s et al in »Journal American Oil Writings 1 210 779, 1113 279, 1135 122 and 1126 140 Chemists Society ", 34, pp. 342 to 344 (1957), and by as well as the USA. - Patents 2,870,220 and M. E. G i η et al in "Analytial Chemistry", 33, 2174 461 known. 15 pp. 143 to 145 (1961). Will this extra-

Im einzelnen ist bekannt, daß einwertige gesättigte tion am Endprodukt vorgenommen, so wird jedoch aliphatische Alkohole, die 10 bis 20 Kohlenstoffatome kein für den Handel annehmbares gereinigtes Proenthalten, in Gegenwart eines sauren Katalysators mit dukt erhalten. In dem Maße, in dem der Anteil der 0,2 bis etwa 4 Mol Äthylenoxyd pro Mol Alkanol zu Äthylenoxyeinheiten (— CH₂CH₂O —) in dem PoIyeinem Monoalkyläther eines Polyoxyäthylenglykols 20 glykolmonoäther steigt, steigt auch die Wasserlöslichumgesetzt werden können und daß dieser Monoäther keit des Äthers und somit der Wolkigkeitspunkt. Wird in Gegenwart eines basischen Katalysators mit also Wasser allein als Waschmedium für nichtionische frischem Äthylenoxyd zu einem nichtionischen ober- oberflächenaktive Mittel, die im Durchschnitt fünf flächenaktiven Mittel oder durch Sulfatierung und Äthylenoxyeinheiten oder mehr enthalten, verwendet, anschließende Neutralisierung zu einem anionischen 25 so muß mit erhöhtem Druck gearbeitet werden, um oberflächenaktiven Mittel weiter umgesetzt werden das Wasser bei den Temperaturen, die zur Entfernung kann. des Polyglykols ohne übermäßigen Verlust an ober-Specifically, it is known that monohydric saturated ion is made on the end product, however, aliphatic alcohols containing 10 to 20 carbon atoms of non-commercially acceptable purified pro-duct are obtained in the presence of an acidic catalyst. To the extent that the proportion of 0.2 to about 4 moles of ethylene oxide per mole of alkanol to ethyleneoxy units (- CH ₂ CH ₂ O -) in the polyoxyethylene monoalkyl ether of a polyoxyethylene glycol increases, the water-soluble can also be reacted and that this increases Mono-etherity of the ether and thus the cloudiness point. If in the presence of a basic catalyst with water alone as a washing medium for nonionic fresh ethylene oxide to a nonionic surface-active agent, which contain an average of five surface-active agents or by sulfation and ethyleneoxy units or more, subsequent neutralization to an anionic 25 must with Increased pressure must be worked to further react the surface-active agents to the water at the temperatures that can be used for removal. of polyglycol without excessive loss of surface

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun die Ver- flächenaktivem Mittel durch Auflösung in Wasser besserung der Eigenschaften der auf die oben be- nötig sind, in flüssiger Phase zu halten. Die Anwesenschriebene Weise erhaltenen Produkte. _ 30 heit von Salz in dem Waschwasser führt zwar zu einerThe present invention now enables surface-active agents to be produced by dissolving them in water improvement of the properties of the above need to be kept in the liquid phase. The present wrote Way received products. The amount of salt in the wash water leads to one

Weiterhin soll die Wirksamkeit der zweiten Äthoxy- Herabsetzung des Wolkigkeitspunktes, so daß die lierungs- oder Sulfatierungsstufe des beschriebenen Extraktion bei Temperaturen von 100⁰C oder wenigerFurthermore, the effectiveness of the second ethoxy lowering of the cloud point, so that the lierungs- or sulfation stage of the extraction described at temperatures of 100 ⁰ C or less

Verfahrens verbessert werden. durchgeführt werden kann, aber das Salz bleibt in demProcedure to be improved. can be done, but the salt stays in that

Diese Ziele werden erreicht, indem man den aus der gewaschenen oberflächenaktiven Mittel zurück. Dieses ersten, mit Säure katalysierten Äthoxylierungsstufe er- 35 Salz, das die Eigenschaften des oberflächenaktiven haltenen Monoalkyläther von Polyoxyäthylenglykol Mittels beeinträchtigt, kann nur durch erneutes vor der Umwandlung in ein oberflächenaktives Mittel Waschen des Produktes mit Wasser entfernt werden, mit einem wäßrigen Medium wäscht. Durch dieses wodurch die Kosten des Verfahrens, ebenso wie bei Waschen mit einem wäßrigen Medium werden die in Anwendung von erhöhtem Druck, heraufgesetzt der ersten Stufe gebildeten Polyäthylenglykole ent- 40 werden.These goals are achieved by removing the surfactants from the washed off. This first, acid-catalyzed ethoxylation stage- 35 Salt, which has the properties of the surface-active hold monoalkyl ether impaired by polyoxyethylene glycol agent, can only by renewed washing the product with water before converting it to a surfactant, washes with an aqueous medium. Through this thereby reducing the cost of the procedure, as well as at Washing with an aqueous medium is increased by the application of increased pressure the polyethylene glycols formed in the first stage are generated.

fernt. Verbleiben diese Polyäthylenglykole in dem Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellungfar away. Remain these polyethylene glycols in the process according to the invention for the preparation

Reaktionsprodukt, so wird die Wirksamkeit der zwei- eines oberflächenaktiven Mittels aus einem Alkanol ten Verfahrensstufe stark herabgesetzt, da sie mit den mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen in zwei Stufen, wobei Alkohol-Äthylenoxyd-Addukten für das in der zweiten das Alkanol in der ersten Stufe in Gegenwart eines Verfahrensstufe verwendete Äthylenoxyd oder das 45 sauren Katalysators mit 0,2 bis 6,0 Mol Äthylenoxyd Sulfatierungsmittel konkurrieren. Außerdem werden und in der zweiten Stufe mit weiterem Äthylenoxyd die Eigenschaften der oberflächenaktiven Mittel durch umgesetzt wird oder in an sich bekannter Weise die Anwesenheit von Polyäthylenglykolen oder ihren sulfatiert wird, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß Sulfatierungsprodukten beeinträchtigt. So wird z. B. das Produkt zwischen der ersten und zweiten Stufe die Schaumstabilität eines anionischen Reinigungs- 50 mit einem im wesentlichen aus Wasser bestehenden mittels durch die Anwesenheit kleiner Mengen an Waschmedium bei einer Temperatur behandelt wird, Polyglykolen oder entsprechender Sulfate erheblich die oberhalb des Wolkigkeitspunktes des Monoalkylherabgesetzt, und kleine Mengen an Polyglykolen in äthers und unterhalb 100⁰C liegt, wobei das Wasser in einem normalerweise flüssigen nichtionischen ober- ausreichender Menge angewendet wird, um die PoIyflächenaktiven Mittel können zu unerwünschten festen 55 äthylenglykole aus dem Monoalkyläther zu extraBestandteilen führen, die, wenn sie in ausreichender nieren.Reaction product, the effectiveness of a surface-active agent from an alkanol th process stage is greatly reduced, as it is with those with 10 to 20 carbon atoms in two stages, with alcohol-ethylene oxide adducts for the second, the alkanol in the first stage Ethylene oxide or the acidic catalyst used in the presence of a process stage compete with 0.2 to 6.0 moles of ethylene oxide sulfating agent. In addition, and in the second stage with further ethylene oxide, the properties of the surface-active agents are reacted or the presence of polyethylene glycols or their sulfated in a manner known per se, is now characterized in that sulfation products are impaired. So z. B. the product between the first and second stage, the foam stability of an anionic cleaning agent 50 is treated with a means consisting essentially of water by the presence of small amounts of washing medium at a temperature, polyglycols or corresponding sulfates significantly reduced above the cloud point of the monoalkyl, and small amounts of polyglycols in ether and below 100 ⁰ C, with the water being used in a normally liquid nonionic amount sufficient to remove the poly-surfactants can lead to unwanted solid 55 ethylene glycols from the monoalkyl ether to extra constituents, which, if they in adequate kidneys.

Menge vorhanden sind, dazu führen, daß das Produkt Wie bereits ausgeführt, erfolgt das Waschen mitAs already stated, washing takes place with

in Form einer Aufschlämmung oder sogar als wachs- Wasser bei einer Temperatur oberhalb des Wolkigartiger Feststoff gewonnen wird. keitspunktes des Polyglykolmonoäthers. Tempera-Das erfindungsgemäße Waschen mit Wasser nutzt 60 türen, die wenigstens 10⁰C über diesem Wolkigkeitsdie »Inversion der Löslichkeit« von Monoalkyläthern punkt liegen, werden bevorzugt, um sicherzustellen, der Polyoxyäthylenglykole in Wasser bei steigender daß die Löslichkeit des Monoäthers in dem Wasch-Temperatur aus. Die Monoäther zeigen bei Zimmer- wasser ausreichend gering ist, um einen übermäßigen temperatur eine leichte Löslichkeit in Wasser, werden Verlust an Monoäther zu verhindern, jedoch bei bestimmten Temperaturen, die als »Wolkig- 65 Die benötigte Wassermenge ist nicht entscheidend keitspunkt (Trübungspunkt)« bekannt sind, praktisch und kann durch einfache Versuche ermittelt werden, unlöslich. Polyglykole sind dagegen bei allen Tempe- Im allgemeinen wird mit 0,25 bis 4 Volumteilen Wasser raturen bis zu etwa 100° C oder mehr wasserlöslich. pro Volumteil Monoäther gearbeitet.in the form of a slurry or even as wax-water at a temperature above the cloudy solid. point of the polyglycol monoether. Tempera-The inventive washing with water uses 60 doors that are at least 10 ⁰ C above this cloudiness point, the "inversion of the solubility" of monoalkyl ethers are preferred in order to ensure that the polyoxyethylene glycols in water with increasing that the solubility of the monoether in the washing. Temperature off. The monoethers show that room water is sufficiently low to prevent an excessive temperature from being easily soluble in water, they will prevent loss of monoethers, but at certain temperatures that are called "Cloudy point (cloud point)" are known, practical and can be determined by simple experiments, insoluble. Polyglycols, on the other hand, are water-soluble at all temperatures in general with 0.25 to 4 parts by volume of water up to about 100 ° C or more. worked per part by volume of monoether.

Das erhaltene zweiphasige System wird gerührt, um Obgleich die Wasserwäsche auch im Anschluß anThe resulting two-phase system is stirred, although the water wash also follows

eine gute Berührung der Phasen zu erzielen, und so die Destillation erfolgen kann, wird sie vorzugsweise lange auf der gewählten Temperatur gehalten, bis das vor der Destillation durchgeführt. Auf diese Weise Polyäthylenglykol gelöst ist; hierzu reichen im allge- werden gleichzeitig Wasser und nicht umgesetzter meinen 2 bis 10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 7 Minuten, 5 Alkohol aus dem Glykolmonoäther entfernt,
aus. Nachdem sich die beiden Phasen abgesetzt haben, Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei demTo achieve good contact between the phases, and so that the distillation can take place, it is preferably kept at the selected temperature for a long time until this is carried out before the distillation. In this way polyethylene glycol is dissolved; for this purpose, water and unreacted at the same time are generally sufficient for 2 to 10 minutes, preferably 5 to 7 minutes, 5 alcohol is removed from the glycol monoether,
the end. After the two phases have settled, a method is particularly preferred in which

wird die wäßrige Schicht entfernt. Das Waschen kann die Neutralisierung mit einer wäßrigen Base erfolgt, so beliebig oft wiederholt werden; normalerweise reichen daß die Neutralisierung und wenigstens ein Teil der jedoch zwei bis drei Wäschen aus, um praktisch das Wäsche zusammen in einer Verfahrensstufe bewirkt gesamte Polyäthylenglykol zu entfernen. io werden.the aqueous layer is removed. Washing can be done with an aqueous base, so neutralization repeated any number of times; normally that neutralization and at least some of the however, two to three washes out to practically bring the laundry together in one process step remove all polyethylene glycol. be io.

Das mit Wasser gewaschene Zwischenprodukt wird Der Destillationsrückstand wird dann auf bekannteThe intermediate product washed with water is then The distillation residue is on known

dann vorzugsweise destilliert, um das zurückgebliebene Weise (1) durch Umsetzung mit weiterem Äthylenoxyd Wasser zu entfernen, das die anschließende Um- in Gegenwart eines basischen Katalysators in ein setzung mit Äthylenoxyd oder einem Sulfatierungs- nichtionisches oberflächenaktives Mittel oder (2) durch mittel behindern würde. Der Wassergehalt wird zweck- 15 Umsetzung mit einem Sulfatierungsmittel und anmäßigerweise auf höchstens 0,1 Gewichtsprozent ge- schließende Neutralisation in ein anionisches obersenkt, flächenaktives Mittel umgewandelt.then preferably distilled to the remaining way (1) by reaction with further ethylene oxide To remove water, the subsequent conversion in the presence of a basic catalyst in a enforced with ethylene oxide or a sulphating nonionic surfactant or (2) medium would hinder. The water content is expedient 15 reaction with a sulfating agent and appropriate to a maximum of 0.1 percent by weight final neutralization into an anionic one, Area active agent converted.

Der auf die erfindungsgemäße Weise zu waschende Das nichtionische oberflächenaktive Mittel wirdThe nonionic surfactant to be washed in the manner of the present invention becomes

Monoäther wird erhalten, indem man ein Alkanol, das normalerweise hergestellt, indem man langsam Äthy-10 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, in Gegenwart ao lenoxyd in eine Mischung aus dem Monoäther der eines sauren Katalysators so lange mit Äthylenoxyd Formel I und einem basischen Katalysator einrührt, umsetzt, bis pro Mol der Alkanolbeschickung 0,2 bis wobei die Temperatur auf 80 bis 200°C gehalten wird; 6 Mol Äthylenoxyd umgesetzt worden sind. hierdurch wird ein Produkt erhalten, dessen Zusam-Monoether is obtained by adding an alkanol that is normally made by slowly adding Ethy-10 Contains up to 20 carbon atoms, in the presence of ao lenoxyd in a mixture of the monoether stir in an acidic catalyst with ethylene oxide formula I and a basic catalyst, reacted until 0.2 to, per mole of alkanol feed, the temperature being maintained at 80 to 200 ° C; 6 moles of ethylene oxide have been implemented. this gives a product whose composition

AIs Alkanol kann ein primäres, sekundäres oder mensetzung der folgenden Formel entspricht:
tertiäres Alkanol mit verzweigt- oder geradkettiger as
Alkylgruppe verwendet werden; besonders wirksamAs alkanol, a primary, secondary or composition can correspond to the following formula:
tertiary alkanol with branched or straight chain as
Alkyl group can be used; particularly effective

ist das Waschen jedoch bei Monoäthern von sekun- ^RU ~ (^Lil^^u)i — ^M Aihowever, in the case of monoethers, washing is from sec- ^RU ~ ( ^Lil ^ ^u ) i - ^M Ai

dären geradkettigen Alkanolen. Es können auch einzelne Alkanole verwendet werden, obgleich im allge- in der R die obengenannte Bedeutung besitzt und y für meinen mit einer Mischung aus mehreren Alkanolen 30 jeden beliebigen Wert zwischen 4 und 20 steht, der gearbeitet wird. jedoch größer ist als der Wert χ in Formel I.straight-chain alkanols. It is also possible to use individual alkanols, although in general R has the abovementioned meaning and y stands for any value between 4 and 20 that is used with a mixture of several alkanols 30. but is greater than the value χ in formula I.

Geeignete saure Katalysatoren sind die Friedel- Als basischer Katalysator für diese zweite Äthoxy-Suitable acidic catalysts are Friedel- As a basic catalyst for this second ethoxy

Crafts-Katalysatoren, wie z. B. die Fluoride und lierungsstufe wird vorzugsweise ein Alkalialkoholat Chloride von Bor, Aluminium, Eisen, Zinn und Titan, eines einwertigen gesättigten aliphatischen Alkohols und Komplexe solcher Halogenide mit Äthern, wie 35 verwendet und insbesondere ein Alkalialkoholat des z. B. Diäthyläther; bevorzugt wird ein Bortrifluorid- als Rückstand aus der ersten, mit Säure katalysierten Diäthyläther-Komplex. Ebenfalls geeignete saure Kata- Verfahrensstufe gewonnenen Monoäthers. Die Menge lysatoren sind Schwefelsäure und Phosphorsäure. Die des Alkoholates ist nicht entscheidend und kann zwi-Menge des verwendeten Katalysators ist nicht ent- sehen 0,5 und 75 Molprozent, bezogen auf den Monoscheidend; im allgemeinen werden etwa 0,01 bis 40 äther des Polyäthylenglykols, variieren; vorzugsweise 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 Ge- werden 2 Molprozent Alkoholat angewendet,
wichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Alkanol- Das Alkalialkoholat kann dem Destillationsrückbeschickung, angewendet. ^ stand zugesetzt werden, wird jedoch vorzugsweise anCrafts catalysts, such as. B. the fluoride and lierungsstufe an alkali metal alcoholate is preferably used chlorides of boron, aluminum, iron, tin and titanium, a monohydric saturated aliphatic alcohol and complexes of such halides with ethers, such as 35 and in particular an alkali metal alcoholate of z. B. diethyl ether; A boron trifluoride residue from the first acid-catalyzed diethyl ether complex is preferred. Also suitable acidic kata process stage of obtained monoether. The lot of lysers are sulfuric acid and phosphoric acid. The amount of the alcoholate is not decisive and the amount of catalyst used is not between 0.5 and 75 mol percent, based on the mono separating agent; in general, about 0.01 to 40 ethers of polyethylene glycol will vary; preferably 0.5 percent by weight, preferably 0.02 to 0.5 Ge, 2 mol percent alcoholate is used,
weight percent based on the weight of the alkanol. The alkali alcoholate can be used in the distillation back charge. ^ stand to be added, but is preferably to

Die Reaktion erfolgt, indem man Äthylenoxyd im Ort und Stelle hergestellt, indem man den Rückstand Verlaufe mehrerer Stunden langsam unter Rühren zu 45 mit einem Alkali, einem Ätzalkali oder einem Alkalieiner Mischung aus Alkanol und Katalysator gibt, die alkoholat eines niedrigen Alkohols, wie z. B. Methanol, auf einer Temperatur zwischen 0 und 80°C und unter bei erhöhter Temperatur zwischen 80 und 200⁰C umeinem Druck von etwa atmosphärischem Druck bis setzt. Die Reaktion erfolgt zweckmäßigerweise in einer 3,5 kg/cm² gehalten wird. Die Reaktion wird so lange Stickstoffatmosphäre, und der während der Reaktion fortgesetzt, bis praktisch das gesamte Äthylenoxyd mit 50 gebildete Wasserstoff, das Wasser oder das Alkanol dem Alkanol umgesetzt worden ist. mit niedrigem Molekulargewicht wird laufend abge-The reaction is carried out by producing ethylene oxide on the spot by slowly stirring the residue over several hours to 45 with an alkali, a caustic alkali or an alkali, a mixture of alkanol and catalyst, the alcoholate of a lower alcohol, such as. B. methanol, at a temperature between 0 and 80 ° C and at an elevated temperature between 80 and 200 ⁰ C to a pressure of about atmospheric pressure to sets. The reaction is expediently kept at a rate of 3.5 kg / cm ² . The reaction is continued in a nitrogen atmosphere, and that during the reaction, until practically all of the ethylene oxide with 50 hydrogen, the water or the alkanol has been converted into the alkanol. with low molecular weight is continuously

Die so erhaltene Reaktionsmischung wird zur Zer- zogen, bis praktisch das gesamte Alkali od. dgl. umgestörung des sauren Katalysators z. B. mit einer 20°/₀igen setzt worden ist.The reaction mixture obtained in this way is drawn to the decomposition until practically all of the alkali or the like is disrupted by the acidic catalyst, for example. B. has been set with a 20 ° / ₀ igen.

methanolischen Ätznatronlösung neutralisiert und an- Das Produkt dieser mit einer Base katalysiertenmethanolic caustic soda solution neutralized and an- The product of this catalyzed with a base

schließend fraktioniert, wobei das nicht umgesetzte 55 Reaktion kann unmittelbar zur Herstellung der ober-Alkanol als Destillat gewonnen wird. Der Destilla- flächenaktiven Mittel verwendet werden, oder es kann tionsrückstand besteht aus dem Polyglykolmonoäther, gegebenenfalls vorher auf bekannte Weise, wie z. B. der im allgemeinen ein durchschnittliches Molekular- durch Neutralisieren des Katalysators und anschließengewicht von 200 bis 400 aufweist und dessen Zu- des Filtrieren od. dgl., gereinigt werden. Uberraschensammensetzung durch die folgende allgemeine Formel 60 derweise wurde jedoch gefunden, daß in dieser zweiten dargestellt werden kann: Äthoxylierungsstufe nur geringe Mengen oder garfinally fractionated, whereby the unconverted 55 reaction can directly lead to the production of the upper alkanol is obtained as a distillate. The distillery surfactant can be used, or it can tion residue consists of the polyglycol monoether, if necessary beforehand in a known manner, such as. B. which is generally an average molecular weight by neutralizing the catalyst and connecting weight from 200 to 400 and the addition of filtration or the like. Be cleaned. Surprise composition however, by the following general formula 60 it was found that in this second can be represented: Ethoxylation only small amounts or even

kein Polyglykol gebildet werden, so daß ein nicht-υ τ ionischer Monoalkyläther eines Polyäthylenglykols er-no polyglycols are formed, so that a non-υ τ ionic monoalkyl ether of a polyethylene glycol

-H l _{halten wird; der praktisch frei von} Polyäthylen--H l will _{hold; which is practically free of} polyethylene

65 glykolen ist.65 glycols is.

In dieser Formel steht R für einen Alkylrest mit etwa Das zweite Verfahren zur Umwandlung der mitIn this formula, R stands for an alkyl radical with about The second method for converting the with

10 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen und χ für jeden Wasser gewaschenen Äther der Formel I besteht aus beliebigen Wert zwischen 1 und 6. dem bekannten Sulfatierungsverfahren, bei dem der10 to about 20 carbon atoms and χ for each water washed ether of the formula I consists of any value between 1 and 6. the known sulfation process in which the

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Glykolmonoäther zu dem Salz eines Monoalkylglykol- Die nachstehenden Beispiele dienen zur ErläuterungGlycol monoether to the salt of a monoalkyl glycol. The following examples serve to illustrate

sulfats der folgenden allgemeinen Formel umgesetzt des erfindungsgemäßen Verfahrens. In diesen Beiwird: spielen wurden die folgenden Analyse- und Testverfahren angewendet:sulfate of the following general formula implemented in the process according to the invention. In this case: the following analysis and test procedures were used:

[RO-(CH₂CH₂O)S-SO₃]M+ III ⁵ [RO- (CH ₂ CH ₂ O) S-SO _3] M + III ⁵

1. Molekulargewicht des Polyoxyäthylenglykol-1. Molecular weight of polyoxyethylene glycol

In dieser Formel besitzen R und χ die bereits oben- monoäthersIn this formula, R and χ have the monoethers already mentioned above

genannten Bedeutungen, und M steht für wenigstensmentioned meanings, and M stands for at least

ein einwertiges Kation, z. B. ein Alkali, wie Natrium, io Eine etwa 4 g wiegende Probe des Monoäthers wurde Kalium oder Lithium, das Ammoniumion oder seine in eine Flasche gegeben, die 25 ecm einer Lösung entDerivate, wie z. B. die Tetramethylammonium-, Mono- hielt, welche durch Lösen von 42 g Phthalsäurean-(hydroxyäthyl)-ammonium-,Di-(hydroxyäthyl)-ammohydrid in 300 ecm Pyridin hergestellt worden war. nium- oder Tri-(hydroxyäthyl)-ammonium-Ionen. Al- Diese Flasche wurde zusammen mit einer zweiten, kalikationen, insbesondere von Ammonium und 15 nur Phthalsäureanhydrid enthaltenden Flasche 2 Stun-Natrium, werden bevorzugt. den auf einem Wasserdampfbad auf 98 ± 2° C erhitzt. Geeignete Sulfatierungsmittel sind Schwefelsäure, Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde »Oleum«, Chlorsulfonsäure, Sulfaminsäure, Schwefel- der Inhalt der beiden Flaschen mit O,5n-Natriumtrioxyd, entweder allein oder als Komplex mit einem hydroxyd bis zu einem Phenolphthaleinendpunkt Amin, wie z. B. Pyridin, oder einem Äther, Acetyl- so titriert. Das Molekulargewicht der Probe wurde dann schwefelsäure u. dgl. gemäß folgender Gleichung berechnet:a monovalent cation, e.g. B. an alkali such as sodium. A sample of the monoether weighing approximately 4 g Potassium or lithium, the ammonium ion or its put in a bottle that derives 25 ecm of a solution, such as B. the tetramethylammonium, mono-, which was obtained by dissolving 42 g of phthalic acid an- (hydroxyethyl) ammonium, di- (hydroxyethyl) ammonium in 300 ecm of pyridine. nium or tri- (hydroxyethyl) ammonium ions. Al- This bottle, along with a second, calications, in particular of ammonium and 15 bottles containing only phthalic anhydride 2 hours sodium, are preferred. heated to 98 ± 2 ° C on a steam bath. Suitable sulphating agents are sulfuric acid, after cooling to room temperature "Oleum", chlorosulfonic acid, sulfamic acid, sulfur - the contents of the two bottles with 0.5N sodium trioxide, either alone or as a complex with a hydroxide to a phenolphthalein terminus Amine such as B. pyridine, or an ether, acetyl so titrated. The molecular weight of the sample was then sulfuric acid and the like calculated according to the following equation:

Die für die Sulfatierung benötigten Bedingungen,The conditions required for sulphation,

d. h. Temperatur, Druck, Lösungsmittel usw., vari- ^ψ __ W · 1000 i.e. temperature, pressure, solvent, etc., vari- ^ ψ __ W · 1000

ieren mit dem verwendeten Sulfatierungsmittel und (B — A) · 0,5ate with the sulfating agent used and (B - A) · 0.5

sind so bekannt, daß sie nicht näher erläutert werden 35are so well known that they are not explained in detail 35

müssen. Abhängig von dem verwendeten SuIfatierungs- In dieser Gleichung steht MW für das durchschnitt-have to. In this equation, MW stands for the average

mittel müssen auch besondere Verfahren angewendet liehe Molekulargewicht, W für das Gewicht der Probe,medium, special procedures must also be applied; the molecular weight, W for the weight of the sample,

werden, um die Nebenprodukte zu entfernen, wie z. B. B für das für die Kontrolle benötigte Volumen anto remove the by-products, such as. B. B for the volume required for the control

das bei Verwendung von Schwefelsäure gebildete 0,5 n-Natriumhydroxyd in Kubikzentimeter und A fürthe 0.5 N sodium hydroxide formed when using sulfuric acid in cubic centimeters and A for

Wasser oder den bei Verwendung von Chlorsulfon- 30 das für die Probe benötigte Volumen an O,5n-Natrium-Water or, if chlorosulfone is used, the volume of 0.5N sodium required for the sample

säure gebildeten Chlorwasserstoff. Um eine vollständige hydroxyd in Kubikzentimeter. Umwandlung des Monoäthers in Sulfat zu gewährleisten, sollte das Sulfatierungsmittel in einem Über- - _A , _D , ..., , , , , schuß über die stöchiometrische Menge verwendet ²' Analyse von Polyathylenglykolacid formed hydrogen chloride. To get a full hydroxyd in cubic centimeters. To ensure conversion of the monoether to sulphate, the sulphating agent should be used in an excess - _A , _D , ...,,,,, shot over the stoichiometric amount ² 'Analysis of polyethylene glycol

werden. Im allgemeinen reicht ein Überschuß von 35 Ein 8 μΐ großer Tropfen einer 10°/₀igen Lösung des 2 bis 25% für diesen Zweck aus; Schwefelsäure wird Äthoxylierungsproduktes in Methanol wurde auf eine jedoch in größeren Mengen verwendet, damit das ge- 0,4 mm dicke Kieselsäuregelplatte gegeben und dann samte Reaktionswasser aufgenommen wird. mit einer Lösung aus Äthyläther, Methanol undwill. In general, an excess ranging from 35 A 8 μΐ large drops of a 10 ° / ₀ solution of 2 to 25% for the purpose of; Sulfuric acid is ethoxylation product in methanol was used in larger quantities, however, so that the 0.4 mm thick silica gel plate is added and then all of the water of reaction is absorbed. with a solution of ethyl ether, methanol and

Als Produkt der Sulfatierung wird eine Säure der Ammoniumhydroxyd im Verhältnis von 6:2:1 folgenden Formel erhalten: 4° chromatographiert. Das Alkoholäthoxylat folgte derThe product of sulphation is ammonium hydroxide in a ratio of 6: 2: 1 obtained the following formula: 4 ° chromatographed. The alcohol ethoxylate followed

Linie des absteigenden Lösungsmittels, während dieLine of descending solvent, while the

T?r> /r-wi-wrvk sow tv Polyäthylenglykole einen R_rWert von etwa 0,74T? R> / r-wi-wrvk sow tv polyethylene glycols have an R _r value of about 0.74

KU — ^n₂^ti₂u)_x — au₃n 1 ν zeigten. Das so erhaltene Chromatogramm wurde mitKU - ^ n ₂ ^ ti ₂ u) _x - au ₃ n 1 ν showed. The chromatogram thus obtained was with

Jod und anschließend mit Stärke besprüht, um dieIodine and then sprayed with starch to get the

in der R und χ die obengenannten Bedeutungen be- 45 Punkte sichtbar zu machen. Der Polyäthylenglykolsitzen. Wird jedoch Sulfaminsäure als Sulfatierungs- gehalt der Probe wird auf Grund der Fläche und mittel verwendet, so wird das Ammoniumsalz der Intensität der Punkte im Vergleich zu den mit PolySäure gewonnen. äthylenglykol allein bei einem ähnlichen Versuch er-to make the above meanings visible in the R and χ. The polyethylene glycol seats. However, if sulfamic acid is used as the sulfation content of the sample due to the area and medium, then the ammonium salt of the intensity of the points is obtained compared to that with polyacid. ethylene glycol alone in a similar experiment

Da als Produkte in den meisten Fällen Säuren er- haltenen Punkten berechnet, halten werden, muß die Reaktionsmischung neutrali- 50Since in most cases acids obtained points are calculated as products, the reaction mixture must be neutral

siert werden, um die Säure in das entsprechende Salz Schaumstabilitätbe ized to the acid in the corresponding salt foam stability

umzuwandeln. Zu diesem Zweck wird die Säure mitto convert. For this purpose, the acid is used

einer Base der allgemeinen Formel MOH, in der M In einem 1000-ccm-Kolben wurde eine Versuchs-a base of the general formula MOH, in which M A test was carried out in a 1000 ccm flask.

die bereits obengenannte Bedeutung besitzt, umge- lösung hergestellt, wobei Wasser der gewünschten setzt. Die Base wird in stöchiometrischem Überschuß 55 Härte verwendet wurde; diese Lösung wurde auf verwendet, damit die Säure vollständig in das Salz um- 51,67 ± 0,28⁰C erhitzt. Dann wurden 400 ecm der gesetzt und etwa zurückgebliebenes Sulfatierungs- Lösung in ein 2000-ccm-Becherglas gegeben, und ein mittel neutralisiert wird. Nach dem Reinigen kann das Rührwerk wurde mit einer Geschwindigkeit von Salz zur Herstellung oberflächenaktiver Mittel, wie 75 Umdrehungen je Minute in Gang gesetzt. Nach z. B. Reinigungsmittel, verwendet werden. 60 2 Minuten wurde ein 2,5 · 3,2 cm großes Stück Frottoe-has the meaning already mentioned above, produced by dissolution, with water setting the desired. The base is used in a stoichiometric excess of 55 hardness; this solution was used up, so that the heated acid in the salt completely environmentally 51.67 ± 0.28 ⁰ C. Then 400 ecm of the sulfation solution that had remained were placed in a 2000 ccm beaker, and a medium is neutralized. After cleaning, the stirrer was started at a speed of salt for surfactant production, such as 75 revolutions per minute. After z. B. detergents can be used. 60 For 2 minutes, a 2.5 x 3.2 cm piece of terry toweling

Zum besseren Verständnis der Erfindung wurden in Stoff, das 0,3 ecm Fett enthielt, in die Lösung getaucht. Beschreibung und Beispielen auch die beiden Stufen In Abständen von 15 Sekunden wurden weitere Stoffder Herstellung der oberflächenaktiven Mittel be- stücke in die Lösung gegeben, bis der gesamte Schaum schrieben, die bereits bekannt sind. Es soll jedoch verschwunden war. Der Versuch wurde für jede Probe darauf hingewiesen werden, daß im Rahmen der vor- 65 eines Reinigungsmittels 8- bis llmal wiederholt, und es liegenden Erfindung Schutz nur für das Waschver- wurde ein Durchschnittswert errechnet. Eine Differenz fahren des in erster Stufe erhaltenen Zwischen- um eine Stoffprobe entspricht im allgemeinen einer Produktes begehrt wird. wesentlichen Änderung der Schaumstabilität.For a better understanding of the invention, fabric containing 0.3 ecm of fat was immersed in the solution. Description and examples of the two stages. At intervals of 15 seconds, further substances were added Prepare the surfactant bits in the solution until all of the foam wrote that are already known. It is said to have disappeared, however. The trial was for each sample it should be pointed out that in the context of the before 65 a cleaning agent is repeated 8 to 11 times, and it In the present invention protection only for the washing performance, an average value was calculated. A difference Driving the intermediate material obtained in the first stage by one material sample generally corresponds to one Product is coveted. significant change in foam stability.

example 1

In eine Beschickung, die aus 462 g einer Mischung von geradkettigen sekundären C₁₀- bis C_ls-Alkanolen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 173 bestand und 0,075 Gewichtsprozent einer 48gewichtsprozentigen Lösung von Bortrifluorid in Äthyläther enthielt, wurden innerhalb von 2 Stunden 255 g Äthylenoxyd eingerührt. Während dieser Zugabe wurde die Temperatur der Reaktionsmischung auf 60⁰C gehalten, und der Druck betrug 0,7 atü. Nach weiteren 0,5 Stunden bei 60⁰C wurde das Reaktionsprodukt mit einer 20gewichtsprozentigen Lösung von Natriummethylat in Methanol neutralisiert. Das so erhaltene Produkt wurde fraktioniert, um den nicht umgesetzten Alkohol zu entfernen. Der Rückstand war eine rohe, Polyäthylenglykole enthaltende Mischung aus Polyäthylenglykolmonoäthern, die ein durchschnittliches Molekulargewicht von 313,5 aufwiesen, ao255 g of ethylene oxide were stirred into a charge which consisted of 462 g of a mixture of straight-chain secondary C ₁₀ - to C _ls -alkanols with an average molecular weight of 173 and 0.075 percent by weight of a 48 percent by weight solution of boron trifluoride in ethyl ether. During this addition, the temperature of the reaction mixture was kept at 60 ^° C. and the pressure was 0.7 atm. After a further 0.5 hours at 60 ⁰ C, the reaction product was neutralized with a 20gewichtsprozentigen solution of sodium methylate in methanol. The product thus obtained was fractionated to remove the unreacted alcohol. The residue was a crude, polyethylene glycol-containing mixture of polyethylene glycol monoethers which had an average molecular weight of 313.5, ao

Auf ähnliche Weise wurden zwei weitere Proben roher Äthylenoxyd-Addukte hergestellt. Die Bedingungen und Ergebnisse dieser Ansätze sind, zusammen mit den Werten des oben beschriebenen Ansatzes 1, in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.Two more samples of crude ethylene oxide adducts were prepared in a similar manner. The conditions and results of these runs are, along with the values of run 1 described above, in in the table below.

Ansatz
- 1 I 2approach
- 1 I 2 Ci2 - C₁₃
194
284Ci2 - C ₁₃
194
284 33 Alkohol
Kohlenstoffbereich ..
Durchschnittliches
Molekulargewicht
Gewicht in Gramm..alcohol
Carbon area ..
Average
Molecular weight
Weight in grams. 173
462173
462 131131 C C
205
1150 CC
205
1150 Äthylenoxyd, GrammEthylene oxide, grams 255255 331331 431431 Produkt
Durchschnittliches
Molekulargewichtproduct
Average
Molecular weight 313,5313.5 332332

3535

4040

Die Produkte der Ansätze 1 bis 3 wurden dann zu einer Mischung verarbeitet, die 9,98 Gewichtsprozent des Produktes von Ansatz 1, 49,58 Gewichtsprozent des Produktes von Ansatz 2 und 40,44 Gewichtsprozent des Produktes von Ansatz 3 enthielt. Die Mischung besaß ein durchschnittliches Molekulargewicht von 330 und enthielt 2 bis 3 Gewichtsprozent Polyäthylenglykole. The products of batches 1 through 3 were then made into a mixture that was 9.98 percent by weight of the product of batch 1, 49.58 percent by weight of the product of batch 2 and 40.44 percent by weight of the product of batch 3 contained. The mixture had an average molecular weight of 330 and contained 2 to 3 percent by weight of polyethylene glycols.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Wasch-Verfahrens wurde nun ein Teil der Mischung aus rohen Monoäthern 4mal mit jeweils 20 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monoäther, gewaschen. Bei jeder Wäsche wurde die wäßrige Mischung 10 Minuten bei 95° C gerührt und anschließend 30 Minuten zum Absetzen stehengelassen, worauf die wäßrige von der organischen Phase getrennt wurde. Das gewaschene Produkt, das 96,4 Gewichtsprozent der rohen Mischung ausmachte, besaß ein durchschnittliches Molekulargewicht von 341 und enthielt kein Polyäthylenglykol.To carry out the washing process according to the invention, part of the mixture was now made of crude Monoethers 4 times with 20 percent by weight of water each, based on the total weight of the monoethers, washed. With each wash, the aqueous mixture was stirred at 95 ° C. for 10 minutes and then Allowed to settle for 30 minutes, after which the aqueous phase was separated from the organic phase became. The washed product constituted 96.4 percent by weight of the crude mixture an average molecular weight of 341 and contained no polyethylene glycol.

Je ein Teil der rohen und der mit Wasser gewaschenen Monoäthermischung wurde dann sulfatiert, indem innerhalb von 15 Minuten unter Rühren 1,07 Mol Chlorsulfonsäure pro Mol Monoäther in ein Gefäß gegeben wurden, das die auf 24 bis 28⁰C gehaltenen Monoäther enthielt. Nachdem das mit Wasser gewaschene Produkt weitere 45 Minuten und das ungewaschene Produkt weitere 75 Minuten gerührt worden war, wobei das sich bildende Chlorwasserstoffgas mit einem Stickstoffstrom ausgespült wurde, wurde das Sulfatierungsprodukt mit wäßrigem Natriumhydroxyd neutralisiert, und es wurde Äthanol zugesetzt, um eine homogene Lösung zu erzielen.Depending on a part of the raw and the water-washed monoether mixture was sulfated then by were added within 15 minutes with stirring, 1.07 mole of chlorosulfonic acid per mole of mono-ether in a vessel containing the monoether to 28 ⁰ C held to 24 hours. After stirring the water-washed product for an additional 45 minutes and the unwashed product for an additional 75 minutes while purging the hydrogen chloride gas that formed with a stream of nitrogen, the sulfation product was neutralized with aqueous sodium hydroxide and ethanol was added to make a homogeneous solution achieve.

Jede der so erhaltenen Sulfatlösungen wurde auf ihre Schaumstabilität untersucht, wobei eine homogene Lösung aus 29 Gewichtsprozent Sulfat des PoIyäthylenglykolmonoäthers und 5 Gewichtsprozent des Diäthanolamids von Laurinsäure in wäßrigem Äthanol verwendet wurde. Die Lösungen wurden bei einer Konzentration von 0,1 Gewichtsprozent in Wasser einer Härte von 150 TpM untersucht.Each of the sulfate solutions obtained in this way was examined for its foam stability, with a homogeneous Solution of 29 weight percent sulfate of the polyethyleneglycol monoether and 5 weight percent of the diethanolamide of lauric acid in aqueous ethanol was used. The solutions were at a Investigated concentration of 0.1 percent by weight in water with a hardness of 150 ppm.

In dem auf die erfindungsgemäße Weise gewaschenen Produkt konnten 25 Stoffproben gewaschen werden, bevor der Schaum völlig verschwunden war, während in dem ohne Wasserwäsche erhaltenen Sulfat nur 22 Stoffproben gewaschen werden konnten. Diese Verbesserung um drei Stoffproben ist völlig unerwartet, da, wenn man den Polyäthylenglykolgehalt des Äthoxylat-Vorläufers zugrunde legt, höchstens ein Wert von weniger als 23 Stoffproben errechnet werden könnte. Durch die Entfernung des Polyäthylenglykols wird also die Schaumstabilität der Polyäthylenglykolmonoäthersulfate um mehr als 300% über den zu erwartenden Anstieg hinaus erhöht.In the product washed in the manner according to the invention, 25 fabric samples could be washed, before the foam had completely disappeared, while in the sulfate obtained without water washing only 22 swatches could be washed. This improvement of three swatches is completely unexpected, because if you consider the polyethylene glycol content of the ethoxylate precursor is based, at most a value of less than 23 fabric samples could be calculated. By removing the polyethylene glycol, the foam stability of the polyethylene glycol monoether sulfate is increased increased by more than 300% above the expected increase.

Example 2

Zu je 1000 Gewichtsteilen des gewaschenen und des ungewaschenen Äthoxylierungszwischenproduktes gemäß Beispiel 1 wurden 2,5 Gewichtsteile Kaliumhydroxydkügelchen gegeben. Nachdem die Proben 30 Minuten unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre bei 80⁰C und einem Druck von weniger als 0,014 atü zu einem Wassergehalt von weniger als 0,035% getrocknet worden waren, wurden sie auf 110 bis 115° C erhitzt, und der Stickstoffdruck wurde auf 0,35 atü erhöht; dann wurden innerhalb von 2,5 Stunden bei 110 bis 115°C und einem Druck von 3,5 bis 3,85 atü 820 Gewichtsteile Äthylenoxyd eingerührt. Nach einer weiteren Stunde bei dieser Temperatur wurden die Reaktionsmischungen auf 60⁰C abgekühlt, mit 85%iger Phosphorsäure neutralisiert, 30 Minuten bei weniger als 0,014 atü auf 8O⁰C erhitzt und bei 60 bis 7O⁰C filtriert.2.5 parts by weight of potassium hydroxide spheres were added to each 1000 parts by weight of the washed and unwashed ethoxylation intermediate according to Example 1. Were after the samples atm for 30 minutes under stirring in a nitrogen atmosphere at 80 ⁰ C and a pressure of less than 0.014 to a water content of less than 0.035% has been dried, they were heated at 110 to 115 ° C, and the nitrogen pressure was reduced to 0 , 35 atü increased; 820 parts by weight of ethylene oxide were then stirred in at 110 to 115 ° C. and a pressure of 3.5 to 3.85 atmospheres over the course of 2.5 hours. After a further hour at this temperature the reaction mixtures were cooled to 60 ⁰ C, neutralized with 85% phosphoric acid, 30 minutes at less than 0.014 atm to 8O ⁰ C. and filtered at 60 to 7O ⁰ C.

Das mit der erfindungsgemäßen Wasserwäsche hergestellte Produkt war bis hinab zu Temperaturen von 10 bis 15° C flüssig, besaß einen Wolkigkeitspunkt von 60,2° C und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 605 und enthielt weniger als 1 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol. Das ohne Wasserwäsche hergestellte Produkt war ein bei 30⁰C schmelzender Feststoff mit einem Wolkigkeitspunkt von 59,9° C und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 586, der etwa 8 Gewichtsprozent Polyäthylenglykole enthielt. The product produced with the water wash according to the invention was liquid down to temperatures of 10 to 15 ° C., had a cloud point of 60.2 ° C. and an average molecular weight of 605 and contained less than 1 percent by weight of polyethylene glycol. The product prepared without water wash was melting at 30 ⁰ C with a solid Wolkigkeitspunkt of 59.9 ° C and an average molecular weight of 586, which contained about 8 weight percent polyethylene glycols.

Claims

Patent claims:

1. A process for the preparation of a surfactant from an alkanol of 10 to 20 carbon atoms in two stages, with the alkanol in the first stage in the presence of one acidic catalyst with 0.2 to 6.0 mol of ethylene oxide and in the second stage with another Ethylene oxide is reacted or in itself

909537/284

is sulfated in a known manner, characterized in that the product is treated between the first and second stage with a washing medium consisting essentially of water at a temperature which is above the cloud point of the monoalkyl ether and below 100 ^° C., the water in sufficient quantity is used to extract the polyethylene glycols from the monoalkyl ether.

2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment at a temperature which is at least 10 ⁰ C above the cloud point of the intermediate and below 100 ⁰ C is carried out.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that there is water in an amount used from 0.25 to 4 parts by volume per part by volume of the intermediate product.